DE602005005643T2

DE602005005643T2 - Elektromagnetische Pumpe

Info

Publication number: DE602005005643T2
Application number: DE602005005643T
Authority: DE
Inventors: Ming-Hwa Liu; Brian D.F. Chen; Cheng Paug Chang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-24
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: EP1726827B1; EP1726827A1; DE602005005643D1; ATE390558T1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vordrücken eines Fluids und spezieller eine Einheit, welche Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrücken von Fluiden nutzt, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die herkömmliche Pumpvorrichtung wird genutzt, um ein Fluid vorzudrucken, sodass dieses in einer Rohrleitung strömt. Die Pumpvorrichtung umfasst im Allgemeinen eine Wasserradvorrichtung oder eine Pumpeinheit, die mit einer Rohrleitung in Verbindung steht und extern mit einem Motor verbunden ist. Der Motor arbeitet, um das Wasserrad anzutreiben, sodass sich dieses dreht, oder um die Pumpeinheit anzutreiben, sodass sich diese hin und her bewegt, um das Fluid vorzudrucken. Daher kann das Fluid in der Rohrleitung umgepumpt werden oder kann von einer Stelle zu einer anderen Stelle transportiert werden.
Die herkömmliche Pumpvorrichtung ist mit einem Motor ausgerüstet, sodass viel Platz belegt wird und die Kosten relativ hoch sind. Außerdem ist ein einziges Rohrleitungssystem oft mit einer einzigen Pumpe ausgerüstet. Alternativ kann eine einzige Pumpvorrichtung in Zusammenwirkung mit zwei Rohrleitungssystemen genutzt werden. In diesem Fall müssen viele Umschaltventile oder Rückflusssperren in den zwei Rohr leitungssystemen montiert werden. Dies führt zu hohen Kosten und Umständlichkeiten in der Nutzung.
Das US-Patent Nr. 6,364,003 des vorliegenden Anmelders offenbart eine Vorrichtung, bei welcher fünf Magnete in einer Kammer angeordnet sind. In der Kammer sind mehrere Öffnungen ausgebildet. Eine Spule mit variabler Stromflussrichtung dient dazu, einen der Magnete derart anzutreiben, dass sich dieser hin und her bewegt, um so abwechselnd zwei Fluide vorzudrucken. Eine solche Möglichkeit ist in flüssiggekühlten oder Phasenänderungs-Kühlsystemen anwendbar. Insbesondere kann bei dieser Möglichkeit kalte Umgebungsluft angesaugt werden, damit sie als wärmeabsorbierendes Kühlmittel dient. Bei der Montage sollte beachtet werden, dass die gleichen Pole der fünf Magnete zueinander gerichtet sind.
Die DE 4102710 A und die US 2004/182545 A offenbaren eine Einheit entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Einheit zur Verfügung zu stellen, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Fluiden nutzt. Mithilfe einer einzigen Spule und eines einzigen Magnets kann das Fluid vorgedruckt werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehende Einheit bereitzustellen, die Strom zum Steuern der Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Fluiden nutzt, welche das Fluid eines Rohrleitungssystems oder Fluide zweier unabhängiger Rohrleitungssysteme antreiben kann.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehende Einheit zur Verfügung zu stellen, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Fluiden nutzt, mit welcher es nicht mehr notwendig ist, mehrere Umschaltventile oder Rückflusssperren in den mit der Einheit verbundenen Rohrleitungssystemen anzuordnen.
Entsprechenden den vorstehenden Aufgaben umfasst die Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung, welche Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Fluiden nutzt, eine Kammer, einen Magnet, eine Spule, die mit einer Schaltung verbunden ist, einen ersten Einlass, einen ersten Auslass, einen zweiten Einlass, einen zweiten Auslass, ein erstes Ventil und ein zweites Ventil.
Die vorliegende Erfindung kann am besten anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen verstanden werden, wobei:
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; die
2 bis 7 die Funktionsweise der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das Strömen des Fluids zeigen; die
8 bis 13 die Funktionsweise einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das Strömen des Fluids zeigen; und
14 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wenden wir uns nun 1 zu. Die Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung, welche Strom zur Steuerung einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Fluiden nutzt, umfasst eine Kammer 11, einen Magnet 12, eine Spule 13, einen ersten Einlass 14, einen ersten Auslass 15, einen zweiten Einlass 16, einen zweiten Auslass 17, ein erstes Ventil 18 und ein zweites Ventil 19.
Die Kammer 11 weist eine bestimmte Länge und zwei Öffnungen an den beiden Enden auf. Die Kammer 11 kann einen rohrförmigen Körper darstellen.
Der Magnet 12 weist eine bestimmte Länge auf. Die äußere Umfangsgestalt des Magnets 12 entspricht der inneren Umfangsgestalt der Kammer 11, wobei der Magnet 12 verschiebbar in der Kammer 11 angeordnet ist.
Die Spule 13 ist an der Außenseite der Kammer 11 angeordnet und ist mit einer Schaltung verbunden. Die Schaltung stellt Strom mit zyklisch veränderbarer oder variabler Stromrichtung für die Spule 13 bereit, um den Magnet derart anzutreiben, dass er sich hin und her bewegt.
Der erste Einlass 14 und der erste Auslass 15 sind an einem Ende der Kammer 11 angeordnet.
Der zweite Einlass 16 und der zweite Auslass 17 sind am anderen Ende der Kammer 11 angeordnet.
Das erste Ventil 18 ist zwischen dem ersten Einlass 14, dem ersten Auslass 15 und der Kammer 11 angeordnet. Das erste Ventil 18 ist zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschiebbar. In der ersten Stellung versperrt das erste Ventil 18 den ersten Einlass 14, ohne den ersten Auslass 15 zu versperren. In der zweiten Stellung versperrt das erste Ventil 18 den ersten Auslass 15, ohne den ersten Einlass 14 zu versperren.
Das zweite Ventil 19 ist zwischen dem zweiten Einlass 16, dem zweiten Auslass 17 und der Kammer 11 angeordnet. Das zweite Ventil 19 ist zwischen einer dritten Stellung und einer vierten Stellung verschiebbar. In der dritten Stellung versperrt das zweite Ventil 19 den zweiten Einlass 16, ohne den zweiten Auslass 17 zu versperren. In der vierten Stellung versperrt das zweite Ventil 19 den zweiten Auslass 17, ohne den zweiten Einlass 16 zu versperren.
Nehmen wir auf die 2 bis 7 Bezug, so wird, wenn der Magnet 12 dem ersten Ventil 18 nahe kommt, das erste Ventil 18 in der ersten Stellung angeordnet, während das zweite Ventil 19 in der vierten Stellung angeordnet wird. Ein Fluid wird aus dem ersten Auslass 15 herausgedrückt, während in den zweiten Einlass 16 ein Fluid eingesaugt wird. Wenn der Magnet 12 dem zweiten Ventil 19 nahe kommt, wird das erste Ventil 18 in der zweiten Stellung angeordnet, während das zweite Ventil 19 in der dritten Stellung angeordnet wird. Ein Fluid wird aus dem zweiten Auslass 17 herausgedrückt, während in den ersten Einlass 14 ein Fluid eingesaugt wird.
Entsprechend der vorstehenden Anordnung hat die Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung, welche Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrücken von Fluiden nutzt, die folgenden Vorteile:

1. Mithilfe eines einzigen Magnets, zweier Einlässe, zweier Auslässe und zweier Ventile kann ein Fluid transportiert werden.
2. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Fluid eines Rohrleitungssystems oder können Fluide zweier unabhängiger Rohrleitungssysteme angetrieben werden.
3. Es ist nicht notwendig, mehrere Umschaltventile oder Rückflusssperren in den Rohrleitungssystemen anzuordnen, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden sind.

Nehmen wir auf die 8 bis 13 Bezug, so umfasst die vorliegende Erfindung ferner einen Ausgangsanschlussabschnitt 20 einer Rohrleitung, einen Eingangsanschlussabschnitt 21 einer Rohrleitung, einen ersten Verbindungsabschnitt 22, einen zweiten Verbindungsabschnitt 23, einen dritten Verbindungsabschnitt 24 und einen vierten Verbindungsabschnitt 25.
Der erste Verbindungsabschnitt 22 dient dazu, den ersten Einlass 14 und den Ausgangsanschlussabschnitt 20 der Rohrleitung zu verbinden.
Der Verbindungsabschnitt 23 dient dazu, den zweiten Einlass 16 und den Ausgangsanschlussabschnitt 20 der Rohrleitung zu verbinden.
Der dritte Verbindungsabschnitt 24 dient dazu, den zweiten Auslass 17 und den Eingangsanschlussabschnitt 21 der Rohrleitung zu verbinden.
Der vierte Verbindungsabschnitt 25 dient dazu, den ersten Auslass 15 und den Eingangsanschlussabschnitt 21 der Rohrleitung zu verbinden.
Mithilfe des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Verbindungsabschnitts, des Ausgangsanschlussabschnitts und des Eingangsanschlussabschnitts kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einfacher an die Rohrleitung angeschlossen werden und die Transportfunktion erzielen.
Nehmen wir auf 14 Bezug, so umfasst die vorliegende Erfindung ferner ein erstes umschließendes Element 32. Das erste umschließende Element 32 umschließt die Spule 13 und umgibt die Kammer 11 und kann aus Metallmaterial bestehen, sodass ein wirksamerer magnetischer Pfad für die Wirkung des Magnets 12 gebildet ist. Darüber hinaus können sich zwei Enden des ersten umschließenden Elements 32 jeweils auf einer geeigneten Länge in die Kammer 11 hinein erstrecken und können gebogen sein. Mit diesen kann ein wirksamerer magnetischer Pfad und ein effektiveres Magnetfeld für die Wirkung des Magnets 12 erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein zweites umschließendes Element. Das zweite umschließende Element umschließt das erste umschließende Element 32 und die Kammer 11. Das zweite umschließende Element kann eine Hülse darstellen, die aus nichtmetallischem Material oder aus metallischem Material wie beispielsweise Kupfer besteht, um eine Schutzwirkung zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung umfasst ferner eine Beschichtung, mit welcher die Innenfläche und die Außenfläche des zweiten umschließenden Elements beschichtet sind. Für den Fall, dass das zweite umschließende Element aus nichtmetallischem Material wie beispielsweise Kunststoff besteht, kann die Beschichtung eine Beschichtung aus Metall wie beispielsweise Nickel sein. Für den Fall, dass das zweite umschließende Element aus metallischem Material besteht, kann die Beschichtung eine nichtmetallische Beschichtung, beispielsweise ein Kunstharz, darstellen. Die Beschichtung dient dazu, die Schutzwirkung zu verstärken oder eine Verschönerungswirkung zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung umfasst ferner einen umrandenden Abschnitt, der zwischen der Innenseite der Kammer 11 und dem Magnet 12 um den Magnet 12 herum eingepasst ist. Der umrandende Abschnitt dient dazu, einen Kontakt mit der Innenseite der Kammer 11 herzustellen, um eine wirklich wasserdichte oder luftdichte Wirkung zu erzielen. Der umrandende Abschnitt kann zwei Kolbenringe umfassen, die jeweils an den beiden Enden des Magnets 12 angeordnet sind.
Die vorliegenden Ausführungsformen werden lediglich genutzt, um die vorstehende Erfindung zu veranschaulichen, sie sind nicht dazu gedacht, den Schutzumfang dieser einzuschränken. An den vorstehenden Ausführungsformen können viele Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der durch die anhängenden Ansprüche definiert wird.

Claims

Einheit, welche Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, umfassende eine Kammer (11) mit einer bestimmten Länge und zwei Öffnungen an zwei Enden; einen Magnet (12) mit einer bestimmten Länge, wobei die äußere Umfangsgestalt des Magnets der Innenumfangsgestalt der Kammer (11) entspricht, wobei der Magnet (12) verschiebbar in der Kammer (11) angeordnet ist; eine Spule (13), die an einer Außenseite der Kammer (11) angeordnet ist und mit einer Schaltung verbunden ist, wobei die Schaltung Strom mit veränderlicher Richtung für die Spule bereitstellt, um den Magnet derart anzutreiben, dass er sich hin- und herbewegt; einen ersten Einlass (14) und einen ersten Auslass (15), die an einem Ende der Kammer (11) angeordnet sind; einen zweiten Einlass (16) und einen zweiten Auslass (17), die an dem anderen Ende der Kammer (11) angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ventil (18) zwischen dem ersten Einlass (14), dem ersten Auslass (15) und der Kammer (11) angeordnet ist, wobei das erste Ventil (18) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegt werden kann, wobei das erste Ventil (18) in der ersten Stellung den ersten Einlass (14) versperrt, ohne den ersten Auslass (15) zu versperren, während das Ventil (18) in der zweiten Stellung den ersten Auslass (15) versperrt, ohne den ersten Einlass (14) zu versperren; und ein zweites Ventil (19), das zwischen dem zweiten Einlass (16), dem zweiten Auslass (17) und der Kammer (11) angeordnet ist, wobei das zweite Ventil (19) zwischen einer dritten Stellung und einer vierten Stellung bewegt werden kann, wobei das zweite Ventil in der dritten Stellung den zweiten Einlass (16) versperrt, ohne den zweiten Auslass (17) zu versperren, während das zweite Ventil (19) in der vierten Stellung den zweiten Auslass (17) versperrt, ohne den zweiten Einlass (16) zu versperren, wobei, wenn der Magnet (12) in die Nähe des ersten Ventils (18) kommt, das erste Ventil (18) in der ersten Stellung angeordnet wird, während das zweite Ventil (19) in der vierten Stellung angeordnet wird, und wenn der Magnet (12) in die Nähe des zweiten Ventils (19) kommt, das erste Ventil (18) in der zweiten Stellung angeordnet wird, wogegen das zweite Ventil (19) in der dritten Stellung angeordnet wird.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrücken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 1, welche ferner einen umrandenden Abschnitt umfasst, der um den Magnet (12) herum zwischen der Innenseite der Kammer (11) und dem Magnet (12) eingepasst ist, sodass er die Innenseite der Kammer (11) berührt.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 2, wobei der umrandende Abschnitt zwei Kolbenringe umfasst, die jeweils an den beiden Enden des Magnets (12) angeordnet sind.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 1, welche ferner ein erstes umschließendes Element (32) und ein zweites umschließendes Element umfasst, wobei das erste umschließende Element (32) die Spule (13) umschließt und die Kammer (11) umgibt, wobei das zweite umschließende Element das erste umschließende Element (32) und die Kammer (11) umschließt.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 4, wobei sich zwei Enden des ersten umschließenden Elements (32) auf einer geeigneten Länge in die Kammer (11) hinein erstrecken und gebogen sein können.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 4, wobei das erste umschließende Element (32) aus metallischem Material besteht.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 4, wobei das zweite umschließende Element aus nichtmetallischem Material besteht.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 4, wobei das zweite umschließende Element aus metallischem Material besteht.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 4, wobei das zweite umschließende Element eine aus Kupfermaterial bestehende Hülse ist.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 7, weiche ferner eine Beschichtung umfasst, mit der das zweite umschließende Element beschichtet ist, wobei die Beschichtung eine metallische Beschichtung darstellt.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrücken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 8, welche ferner eine Beschichtung umfasst, mit der das zweite umschließende Element beschichtet ist, wobei die Beschichtung eine nichtmetallische Beschichtung darstellt.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 10, wobei die Beschichtung eine Nickelbeschichtung darstellt.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Ausgangsanschlussabschnitt (20) einer Rohrleitung und einen Eingangsanschlussabschnitt einer Rohrleitung (21); einen ersten Verbindungsabschnitt (22) zum Verbinden des ersten Einlasses (14) und des Ausgangsanschlussabschnitts (20) der Rohrleitung; einen zweiten Verbindungsabschnitt (23) zum Verbinden des zweiten Einlasses (16) und des Ausgangsanschlussabschnitts (20) der Rohrleitung; einen dritten Verbindungsabschnitt (24) zum Verbinden des zweiten Auslasses (17) und des Eingangsanschlussabschnitts (21) der Rohrleitung; und einen vierten Verbindungsabschnitt (25) zum Verbinden des ersten Auslasses (15) und des Eingangsanschlussabschnitts (21) der Rohrleitung.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrücken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 13, welche ferner einen umrandenden Abschnitt umfasst, der um den Magnet (12) herum zwischen der Innenseite der Kammer (11) und dem Magnet (12) eingepasst ist, sodass er die Innenseite der Kammer (11) berührt.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrücken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 14, wobei der umrandende Abschnitt zwei Kolbenringe umfasst, die jeweils an den beiden Enden des Magnets (12) angeordnet sind.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrücken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 13, welche ferner ein erstes umschließendes Element (32) und ein zweites umschließendes Element umfasst, wobei das erste umschließende Element (32) die Spule (13) umschließt und die Kammer (11) umgibt, wobei das zweite umschließende Element das erste umschließende Element (32) und die Kammer (11) umschließt.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 16, wobei sich zwei Enden des ersten umschließenden Elements (32) auf einer geeigneten Länge in die Kammer (11) hinein erstrecken und gebogen sein können.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 16, wobei das erste umschließende Element (32) aus metallischem Material besteht.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrücken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 16, wobei das zweite umschließende Element aus nichtmetallischem Material besteht.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 16, wobei das zweite umschließende Element aus metallischem Material besteht.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrucken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 16, wobei das zweite umschließende Element eine aus Kupfermaterial bestehende Hülse ist.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrücken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 19, welche ferner eine Beschichtung umfasst, mit der das zweite umschließende Element beschichtet ist, wobei die Beschichtung eine metallische Beschichtung darstellt.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrücken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 20, welche ferner eine Beschichtung umfasst, mit der das zweite umschließende Element beschichtet ist, wobei die Beschichtung eine nichtmetallische Beschichtung darstellt.
Einheit, die Strom zum Steuern einer Hin- und Herbewegung zum Vordrücken von Flüssigkeiten nutzt, nach Anspruch 22, wobei die Beschichtung eine Nickelbeschichtung darstellt.